Способ разделения лигноцеллюлозной биомассы

 

Способ касается разделения лигноцеллюлозной биомассы, в частности, древесины на основные компоненты в виде лигнина, гемицеллюлозы и целлюлозы. Лигноцеллюлозную биомассу предварительно подвергают гидролизу путем обработки водой или водяным паром. Гидролизованную гемицеллюлозу экстрагируют водной средой. Затем модифицированный лигнин, содержащийся в остатке, экстрагируют алканоламином, отделяют лигнин, алканоламин регенерируют, причем алканоламин не замещается алкильными группами азота, и получают сырье для целлюлозного производства. Гемицеллюлозы и лигнин могут отделяться от целлюлозы на двух разных технологических этапах. Для этого могут применяться простые стандартные компоненты оборудования. Техническим результатом является упрощение процесса при экономии времени, химикатов и энергии на небольшой децентрализованной установке. 23 з.п. ф-лы, 9 ил., 17 табл.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Способ разделения лигноцеллюлозной биомассы, в частности древесины, на основные компоненты в виде лигнина, гемицеллюлозы и целлюлозы, при котором проводят a) предварительный гидролиз лигноцеллюлозной биомассы путем обработки водой или водяным паром; b) экстрагирование гидролизованной гемицеллюлозы, образовавшейся в результате предварительного гидролиза, водной средой; с) экстрагирование модифицированного процессом лигнина, содержащегося в остатке, алканоламином, отделение лигнина, регенерация алканоламина, при этом алканоламин не замещается алкильными группами азота; d) получение сырья для целлюлозного производства.

2. Способ по п.1, в котором предварительный гидролиз на этапе а) проводят лишь настолько, чтобы обеспечить расщепление связанных с гемицеллюлозами кислот, и на этапе b) расщепленные кислоты вымывают.

3. Способ по п.1 или 2, в котором в качестве лигноцеллюлозной биомассы используют измельченную или дробленую древесину, в частности древесину лиственных, буковых или хвойных деревьев.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором прежде, чем проводится этап b), предварительно гидролизованную лигноцеллюлозную биомассу механически разделяют на волокна.

5. Способ по любому из пп.1-4, в котором перед началом обработки водяным паром на этапе а) дополнительно проводят предварительную кислотную или щелочную обработку.

6. Способ по любому из пп.1-5, в котором предварительный гидролиз на этапе а) проводят паровзрывным способом или способом очистки отпариванием.

7. Способ по любому из пп.1-6, в котором после обработки на этапе b) добавляют растворитель лигнина.

8. Способ по любому из пп.1-7, в котором соотношение масс воды и биомассы в расчете на сухое вещество задают равными 3:1 - 10:1, в частности 6:1, а соотношение масс водяного пара и биомассы 1:1 - 3:1.

9. Способ по любому из пп.1-8, в котором перед этапом b) из полученной массы отжимают воду и затем ее механически разделяют на волокна.

10. Способ по п.9, в котором разделенную на волокна массу дополнительно промывают горячей водой.

11. Способ по любому из пп.1-10, в котором после обработки на этапе b) дополнительно проводят обработку водным аммиачным раствором, аммиачным газом или жидким аммиаком.

12. Способ по п.11, в котором жидкий аммиак применяют при начальном давлении, повышенном по отношению к атмосферному.

13. Способ по п.12, в котором полученную массу сохраняют горячей после предшествующей обработки паром и промывки, с помощью жидкого аммиака объем обрабатываемой освобожденной от гемицеллюлозы массы взрывообразно увеличивают в результате снятия напряжения снижением давления по меньшей мере на 5 бар.

14. Способ по п.11, в котором соотношение масс жидкого аммиака и обрабатываемой массы в расчете на сухое вещество задают равным 1:1 - 4:1.

15. Способ по любому из пп.1-14, в котором на этапе с) проводят по меньшей мере две последовательные экстракции с использованием алканоламина.

16. Способ по любому из пп.1-15, в котором экстракцию проводят в течение по меньшей мере около 1 ч при температуре 80-220°С.

17. Способ по любому из пп.1-16, в котором экстрагирующий агент подогревают на этапе с), в частности по меньшей мере до около 80°С.

18. Способ по любому из пп.1-17, в котором в качестве экстрагирующего агента применяют моноэтаноламин.

19. Способ по любому из пп.1-18, в котором остатки растворенного в алканоламине модифицированного процессом лигнина, прилипшие после экстракции к целлюлозе после варки, полностью удаляют растворителем.

20. Способ по п.19, в котором остаток модифицированного процессом лигнина и алканоламин в целлюлозе после варки удаляют растворителем при прямо- или противоточной мойке, затем растворитель может быть отделен дистилляцией от лигнина и экстрагирующего агента алканоламина и регенерирован для повторного использования.

21. Способ по любому из пп.1-20, в котором удаление алканоламина вместе с растворенным в нем модифицированным процессом лигнином из целлюлозы после варки производят отжимом или центрифугированием.

22. Способ по любому из пп.1-21, в котором модифицированный процессом лигнин переводят в осадок из алканоламина добавкой нерастворителя и отделяют процессами разделения твердое : жидкость.

23. Способ по п.22, в котором выпавший в осадок лигнин отделяют фильтрацией или центрифугированием алканоламина.

24. Способ по п.22, в котором модифицированный процессом лигнин отделяют от алканоламина в тонкопленочном испарителе или в результате мембранного процесса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49, Рисунок 50, Рисунок 51, Рисунок 52, Рисунок 53, Рисунок 54, Рисунок 55, Рисунок 56, Рисунок 57, Рисунок 58, Рисунок 59, Рисунок 60, Рисунок 61, Рисунок 62